អ្វីដែលបង្កើតចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors ។ ចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors

នៅក្នុង semiconductors នេះគឺជាចលនាដឹកនាំនៃរន្ធ និងអេឡិចត្រុង ដែលត្រូវបានជះឥទ្ធិពលដោយវាលអគ្គិសនី។

ជាលទ្ធផលនៃការពិសោធន៍វាត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors មិនត្រូវបានអមដោយការផ្ទេរសារធាតុទេ - ពួកគេមិនឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរគីមីណាមួយឡើយ។ ដូច្នេះអេឡិចត្រុងអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាអ្នកដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductors ។

សមត្ថភាពនៃសម្ភារៈដើម្បីបង្កើតចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងវាអាចត្រូវបានកំណត់។ យោងតាមសូចនាករនេះ conductors កាន់កាប់ទីតាំងមធ្យមរវាង conductors និង dielectrics ។ Semiconductors គឺជាប្រភេទផ្សេងៗនៃសារធាតុរ៉ែ លោហធាតុមួយចំនួន ស៊ុលហ្វីតដែក។ល។ ចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors កើតឡើងដោយសារតែការប្រមូលផ្តុំនៃអេឡិចត្រុងសេរី ដែលអាចផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅមួយនៅក្នុងសារធាតុមួយ។ ការប្រៀបធៀបលោហធាតុនិង conductors វាអាចត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាមានភាពខុសគ្នារវាងឥទ្ធិពលនៃសីតុណ្ហភាពលើចរន្តរបស់វា។ ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាពនាំឱ្យមានការថយចុះនៅក្នុង semiconductors សន្ទស្សន៍ conductivity កើនឡើង។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពនៅក្នុង semiconductor កើនឡើង នោះចលនានៃអេឡិចត្រុងសេរីនឹងមានភាពច្របូកច្របល់។ នេះគឺដោយសារតែការកើនឡើងនៃចំនួននៃការប៉ះទង្គិច។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនៅក្នុង semiconductors ក្នុងការប្រៀបធៀបជាមួយលោហធាតុការប្រមូលផ្តុំនៃអេឡិចត្រុងសេរីកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង។ កត្តាទាំងនេះជះឥទ្ធិពលផ្ទុយគ្នាទៅលើចរន្ត៖ ការប៉ះទង្គិចកាន់តែច្រើន ចរន្តអគ្គិសនីកាន់តែទាប កំហាប់កាន់តែច្រើន វាកាន់តែខ្ពស់។ នៅក្នុងលោហធាតុ មិនមានទំនាក់ទំនងរវាងសីតុណ្ហភាព និងកំហាប់នៃអេឡិចត្រុងសេរីទេ ដូច្នេះជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរចរន្តជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពកើនឡើង លទ្ធភាពនៃចលនាបញ្ជានៃអេឡិចត្រុងសេរីមានការថយចុះតែប៉ុណ្ណោះ។ ទាក់ទងទៅនឹង semiconductors ឥទ្ធិពលនៃការបង្កើនកំហាប់គឺខ្ពស់ជាង។ ដូច្នេះ សីតុណ្ហភាពកាន់តែកើនឡើង ចរន្តអគ្គិសនីនឹងកាន់តែធំ។

មានទំនាក់ទំនងរវាងចលនានៃអ្នកផ្ទុកបន្ទុក និងគំនិតដូចជាចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors ។ នៅក្នុង semiconductors រូបរាងនៃឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយកត្តាផ្សេងៗដែលក្នុងនោះសីតុណ្ហភាពនិងភាពបរិសុទ្ធនៃសម្ភារៈមានសារៈសំខាន់ជាពិសេស។ ដោយភាពបរិសុទ្ធ សារធាតុ semiconductors ត្រូវបានបែងចែកទៅជាមិនបរិសុទ្ធ និងខាងក្នុង។

ចំពោះចំហាយខាងក្នុង ឥទ្ធិពលនៃភាពមិនបរិសុទ្ធនៅសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់មួយមិនអាចចាត់ទុកថាសំខាន់សម្រាប់ពួកវាបានទេ។ ដោយសារគម្លាតនៃក្រុមនៅក្នុង semiconductor មានតិចតួច នៅក្នុង semiconductor ខាងក្នុង នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ valence band ត្រូវបានបំពេញដោយអេឡិចត្រុង។ ប៉ុន្តែក្រុម conduction គឺឥតគិតថ្លៃទាំងស្រុង: មិនមានចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងវាទេហើយវាមានមុខងារជា dielectric ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ នៅសីតុណ្ហភាពផ្សេងទៀត មានលទ្ធភាពដែលថា កំឡុងពេលមានការប្រែប្រួលកម្ដៅ អេឡិចត្រុងមួយចំនួនអាចយកឈ្នះឧបសគ្គដ៏មានសក្តានុពល និងរកឃើញខ្លួនពួកគេនៅក្នុងក្រុម conduction ។

ឥទ្ធិពលថមសុន

គោលការណ៍នៃឥទ្ធិពល thermoelectric Thomson: នៅពេលដែលចរន្តអគ្គិសនីត្រូវបានឆ្លងកាត់នៅក្នុង semiconductors តាមបណ្តោយដែលមានជម្រាលសីតុណ្ហភាព បន្ថែមពីលើកំដៅ Joule បរិមាណកំដៅបន្ថែមនឹងត្រូវបានបញ្ចេញ ឬស្រូបចូលក្នុងពួកវា អាស្រ័យលើទិសដៅដែលចរន្ត។ ហូរ។

កំដៅឯកសណ្ឋានមិនគ្រប់គ្រាន់នៃគំរូដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធដូចគ្នាប៉ះពាល់ដល់លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា ជាលទ្ធផលដែលសារធាតុក្លាយជា inhomogeneous ។ ដូច្នេះ បាតុភូត Thomson គឺជាបាតុភូត Pelte ជាក់លាក់។ ភាពខុសគ្នាតែមួយគត់គឺថាវាមិនមែនជាសមាសធាតុគីមីនៃសំណាកដែលខុសគ្នានោះទេ ប៉ុន្តែភាពប្លែកនៃសីតុណ្ហភាពបណ្តាលឱ្យមានភាពមិនដូចគ្នានេះ។

សារធាតុ semiconductors គឺជាសារធាតុដែលមានកម្រិតមធ្យមក្នុងចរន្តអគ្គិសនីរវាង conductors ល្អ និង insulators ល្អ (dielectrics) ។

សារធាតុ semiconductors ក៏ជាធាតុគីមី (germanium Ge, silicon Si, selenium Se, tellurium Te) និងសមាសធាតុនៃធាតុគីមី (PbS, CdS ជាដើម)។

ធម្មជាតិនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductors ផ្សេងគ្នាគឺខុសគ្នា។ នៅក្នុងពួកគេមួយចំនួន បន្ទុកគឺ អ៊ីយ៉ុង; នៅកន្លែងផ្សេងទៀត ឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកគឺអេឡិចត្រុង។

ចរន្តខាងក្នុងនៃ semiconductors

ចរន្តខាងក្នុងនៅក្នុង semiconductors មានពីរប្រភេទគឺ ចរន្តអេឡិចត្រូនិច និង រន្ធនៅក្នុង semiconductors ។

1. ចរន្តអេឡិចត្រូនិចនៃ semiconductors ។

ចរន្តអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានអនុវត្តដោយចលនាដឹកនាំនៅក្នុងចន្លោះអន្តរអាតូមនៃអេឡិចត្រុងសេរីដែលបានចាកចេញពីសែលវ៉ាឡង់នៃអាតូមដែលជាលទ្ធផលនៃឥទ្ធិពលខាងក្រៅ។

2. រន្ធ conductivity នៃ semiconductors ។

ដំណើរការរន្ធត្រូវបានអនុវត្តជាមួយនឹងចលនាដឹកនាំនៃ valence អេឡិចត្រុងទៅកន្លែងទំនេរនៅក្នុងចំណងគូអេឡិចត្រុង - រន្ធ។ អេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់នៃអាតូមអព្យាក្រឹតដែលមានទីតាំងនៅជិតអ៊ីយ៉ុងវិជ្ជមាន (រន្ធ) ត្រូវបានទាក់ទាញទៅរន្ធហើយលោតចូលទៅក្នុងវា។ ក្នុងករណីនេះ អ៊ីយ៉ុងវិជ្ជមាន (រន្ធ) ត្រូវបានបង្កើតឡើងជំនួសអាតូមអព្យាក្រឹត ហើយអាតូមអព្យាក្រឹតត្រូវបានបង្កើតឡើងជំនួសអ៊ីយ៉ុងវិជ្ជមាន (រន្ធ)។

នៅក្នុង semiconductor សុទ្ធដោយគ្មានភាពកខ្វក់ពីបរទេស អេឡិចត្រុងសេរីនីមួយៗត្រូវគ្នាទៅនឹងការបង្កើតរន្ធមួយ i.e. ចំនួនអេឡិចត្រុងនិងរន្ធដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការបង្កើតចរន្តគឺដូចគ្នា។

ចរន្តដែលចំនួនដូចគ្នានៃបន្ទុក (អេឡិចត្រុង និងរន្ធ) កើតឡើងត្រូវបានគេហៅថា ចរន្តខាងក្នុងនៃសារធាតុ semiconductors ។

ចរន្តខាងក្នុងរបស់ semiconductors ជាធម្មតាតូច ព្រោះចំនួនអេឡិចត្រុងសេរីមានតិច។ ដានតិចតួចបំផុតនៃភាពមិនបរិសុទ្ធផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងនូវលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ semiconductors ។

ចរន្តអគ្គិសនីនៃសារធាតុ semiconductors នៅក្នុងវត្តមាននៃភាពមិនបរិសុទ្ធ

ភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុង semiconductor គឺជាអាតូមនៃធាតុគីមីបរទេសដែលមិនមាននៅក្នុង semiconductor សំខាន់។

ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃចរន្ត- នេះគឺជាចរន្តនៃសារធាតុ semiconductors ដោយសារតែការណែនាំនៃភាពមិនបរិសុទ្ធចូលទៅក្នុងបន្ទះឈើគ្រីស្តាល់។

ក្នុងករណីខ្លះឥទ្ធិពលនៃភាពមិនបរិសុទ្ធបង្ហាញរាងដោយខ្លួនឯងនៅក្នុងការពិតដែលថាយន្តការ "រន្ធ" នៃចរន្តក្លាយទៅជាមិនអាចទៅរួចនោះទេហើយចរន្តនៅក្នុង semiconductor ត្រូវបានអនុវត្តជាចម្បងដោយចលនានៃអេឡិចត្រុងសេរី។ semiconductors បែបនេះត្រូវបានគេហៅថា ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកអេឡិចត្រូនិកឬ n-ប្រភេទ semiconductors(ពីពាក្យឡាតាំង negativus - អវិជ្ជមាន) ។ ឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកសំខាន់គឺអេឡិចត្រុង ហើយមិនមែនរន្ធសំខាន់ៗទេ។ n-type semiconductors គឺជា semiconductors ដែលមានសារធាតុមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយ។

1. ភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយ។

ភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយ គឺជាវត្ថុដែលងាយស្រួលបរិច្ចាគអេឡិចត្រុង ហើយជាលទ្ធផល បង្កើនចំនួនអេឡិចត្រុងដោយឥតគិតថ្លៃ។ ភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយផ្គត់ផ្គង់ចរន្តអេឡិចត្រុងដោយគ្មានរូបរាងនៃចំនួនរន្ធដូចគ្នា។

ឧទាហរណ៍ធម្មតានៃភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយនៅក្នុង tetravalent germanium Ge គឺជាអាតូមអាសេនិច pentavalent As ។

នៅក្នុងករណីផ្សេងទៀត ចលនានៃអេឡិចត្រុងសេរីក្លាយជាមិនអាចអនុវត្តបាន ហើយចរន្តត្រូវបានអនុវត្តដោយចលនានៃរន្ធប៉ុណ្ណោះ។ semiconductors ទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថា រន្ធ semiconductorsឬ p-type semiconductors(មកពីពាក្យឡាតាំង positivus - វិជ្ជមាន) ។ ឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកសំខាន់គឺរន្ធ ហើយមិនមែនមេទេ - អេឡិចត្រុង។ . Semiconductors នៃ p-type គឺជា semiconductors ដែលមាន impurities ។

ភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់អ្នកទទួលយក គឺជាភាពមិនបរិសុទ្ធដែលមិនមានអេឡិចត្រុងគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីបង្កើតចំណងគូអេឡិចត្រុងធម្មតា។

ឧទាហរណ៏នៃភាពមិនបរិសុទ្ធនៃអ្នកទទួលយកនៅក្នុង germanium Ge គឺជាអាតូម gallium trivalent

ចរន្តអគ្គិសនីតាមរយៈទំនាក់ទំនងនៃ semiconductors នៃ p-type និង n-type p-n junction គឺជាស្រទាប់ទំនាក់ទំនងនៃ semiconductors impurity ពីរនៃ p-type និង n-type; ប្រសព្វ p-n គឺជាតំបន់បំបែកព្រំដែនជាមួយ hole (p) conduction និង electro (n) conduction ក្នុងគ្រីស្តាល់តែមួយ។

ប្រសព្វ p-n ផ្ទាល់

ប្រសិនបើ n-semiconductor ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងប៉ូលអវិជ្ជមាននៃប្រភពថាមពល ហើយប៉ូលវិជ្ជមាននៃប្រភពថាមពលត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹង p-semiconductor បន្ទាប់មកនៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនី អេឡិចត្រុងនៅក្នុង n-semiconductor និង រន្ធនៅក្នុង p-semiconductor នឹងផ្លាស់ទីឆ្ពោះទៅរកគ្នាទៅវិញទៅមកទៅកាន់ចំណុចប្រទាក់ semiconductor ។ អេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់ព្រំដែន "បំពេញ" រន្ធ, ចរន្តតាមរយៈប្រសព្វ pn ត្រូវបានអនុវត្តដោយក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបន្ទុកសំខាន់។ ជាលទ្ធផលចរន្តនៃគំរូទាំងមូលកើនឡើង។ ជាមួយនឹងទិសដៅផ្ទាល់ (ឆ្លងកាត់) នៃវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅ កម្រាស់នៃស្រទាប់របាំង និងភាពធន់ទ្រាំរបស់វាថយចុះ។

ក្នុងទិសដៅនេះចរន្តឆ្លងកាត់ព្រំដែននៃ semiconductors ទាំងពីរ។

ប្រសព្វ pn បញ្ច្រាស

ប្រសិនបើ n-semiconductor ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅប៉ូលវិជ្ជមាននៃប្រភពថាមពល ហើយ p-semiconductor ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងប៉ូលអវិជ្ជមាននៃប្រភពថាមពល នោះអេឡិចត្រុងនៅក្នុង n-semiconductor និងរន្ធនៅក្នុង p-semiconductor ស្ថិតនៅក្រោមសកម្មភាព។ នៃវាលអគ្គីសនីនឹងផ្លាស់ទីពីចំណុចប្រទាក់ក្នុងទិសដៅផ្ទុយ ចរន្តឆ្លងកាត់ p -n-transition ត្រូវបានអនុវត្តដោយក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបន្ទុកតូចតាច។ នេះនាំឱ្យមានការឡើងក្រាស់នៃស្រទាប់របាំងនិងការកើនឡើងនៃភាពធន់របស់វា។ ជាលទ្ធផលចរន្តនៃគំរូប្រែទៅជាមិនសំខាន់ហើយភាពធន់ទ្រាំមានទំហំធំ។

ស្រទាប់របាំងដែលគេហៅថាត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ជាមួយនឹងទិសដៅនៃវាលខាងក្រៅនេះ ចរន្តអគ្គិសនីអនុវត្តមិនឆ្លងកាត់ទំនាក់ទំនងរបស់ p- និង n-semiconductors ទេ។

ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូររន្ធអេឡិចត្រុងមានចរន្តម្ខាង។

ការពឹងផ្អែកនៃចរន្តនៅលើវ៉ុល - វ៉ុល - លក្ខណៈបច្ចុប្បន្ននៃប្រសព្វ p-n ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាព (វ៉ុល - លក្ខណៈបច្ចុប្បន្ននៃប្រសព្វ p-n ដោយផ្ទាល់ត្រូវបានបង្ហាញដោយបន្ទាត់រឹង វ៉ុល - អំពែរ លក្ខណៈនៃប្រសព្វ p-n បញ្ច្រាសត្រូវបានបង្ហាញ។ ដោយបន្ទាត់ចំនុច) ។

ឧបករណ៍ពាក់កណ្ដាល៖

ឌីយ៉ូត Semiconductor - សម្រាប់ការកែតម្រូវចរន្តឆ្លាស់ វាប្រើមួយ p - n - ប្រសព្វជាមួយនឹងការទប់ទល់ផ្សេងៗគ្នា៖ ក្នុងទិសដៅទៅមុខ ភាពធន់នៃ p - n - ប្រសព្វគឺតិចជាងច្រើនក្នុងទិសដៅបញ្ច្រាស។

Photoresistors - សម្រាប់ការចុះឈ្មោះ និងការវាស់វែងនៃលំហូរពន្លឺខ្សោយ។ ដោយមានជំនួយរបស់ពួកគេកំណត់គុណភាពនៃផ្ទៃគ្រប់គ្រងវិមាត្រនៃផលិតផល។

Thermistor - សម្រាប់ការវាស់សីតុណ្ហភាពពីចម្ងាយ ការជូនដំណឹងភ្លើង។

គ្រឿងអេឡិចត្រូនិក- នេះគឺជាសារធាតុដែលធន់ទ្រាំអាចប្រែប្រួលក្នុងជួរធំទូលាយ និងថយចុះយ៉ាងលឿនជាមួយនឹងការកើនឡើងសីតុណ្ហភាព ដែលមានន័យថា ចរន្តអគ្គិសនី (1/R) កើនឡើង។
- សង្កេតឃើញមាននៅក្នុងស៊ីលីកុន ហ្គឺម៉ាញ៉ូម សេលេញ៉ូម និងនៅក្នុងសមាសធាតុមួយចំនួន។

យន្តការដំណើរការឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក

គ្រីស្តាល់ Semiconductor មានបន្ទះគ្រីស្តាល់អាតូម ដែលអេឡិចត្រុងខាងក្រៅត្រូវបានចងភ្ជាប់ទៅនឹងអាតូមជិតខាងដោយចំណង covalent ។

នៅសីតុណ្ហភាពទាប សារធាតុ semiconductors សុទ្ធមិនមានអេឡិចត្រុងសេរីទេ ហើយវាមានឥរិយាបទដូច dielectric ។

Semiconductors គឺសុទ្ធ (គ្មានជាតិពុល)

ប្រសិនបើ semiconductor គឺសុទ្ធ (ដោយគ្មាន impurities) បន្ទាប់មកវាមាន ផ្ទាល់ខ្លួន conductivity ដែលមានទំហំតូច។

ដំណើរការខាងក្នុងមានពីរប្រភេទ៖

1 អេឡិចត្រូនិក( conductivity "n" - ប្រភេទ)

នៅសីតុណ្ហភាពទាបនៅក្នុង semiconductors អេឡិចត្រុងទាំងអស់ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងស្នូលនិងការតស៊ូគឺមានទំហំធំ; នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើងថាមពល kinetic នៃភាគល្អិតកើនឡើង ចំណងបំបែក ហើយអេឡិចត្រុងសេរីលេចឡើង - ភាពធន់ទ្រាំនឹងថយចុះ។
អេឡិចត្រុងសេរីផ្លាស់ទីទល់មុខនឹងវ៉ិចទ័រកម្លាំងវាលអគ្គិសនី។
ចរន្តអេឡិចត្រូនិចនៃ semiconductors គឺដោយសារតែវត្តមានរបស់អេឡិចត្រុងសេរី។

2. perforated(ប្រភេទ "p" conductivity)

ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាព ចំណង covalent រវាងអាតូមត្រូវបានបំផ្លាញ អនុវត្តដោយ valence electrons ហើយកន្លែងដែលមានអេឡិចត្រុងបាត់មួយត្រូវបានបង្កើតឡើង - "រន្ធ" ។
វាអាចផ្លាស់ទីទូទាំងគ្រីស្តាល់, ដោយសារតែ។ កន្លែងរបស់វាអាចត្រូវបានជំនួសដោយ valence electrons ។ ការផ្លាស់ទី "រន្ធ" គឺស្មើនឹងការផ្លាស់ប្តូរបន្ទុកវិជ្ជមាន។
រន្ធផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅនៃវ៉ិចទ័រកម្លាំងវាលអគ្គិសនី។

បន្ថែមពីលើកំដៅ ការបំបែកចំណង covalent និងរូបរាងនៃចរន្តខាងក្នុងនៃ semiconductors អាចបណ្តាលមកពីការបំភ្លឺ (photoconductivity) និងសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនីខ្លាំង។

ចរន្តសរុបនៃ semiconductor សុទ្ធ គឺជាផលបូកនៃចរន្តនៃប្រភេទ "p" និង "n"
ហើយត្រូវបានគេហៅថា electron-hole conductivity ។

Semiconductors នៅក្នុងវត្តមាននៃភាពមិនបរិសុទ្ធ

ពូកគេមាន ផ្ទាល់ខ្លួន + ភាពមិនបរិសុទ្ធចរន្ត
វត្តមាននៃភាពមិនបរិសុទ្ធជួយបង្កើនចរន្តអគ្គិសនីយ៉ាងខ្លាំង។
នៅពេលដែលការប្រមូលផ្តុំនៃភាពមិនបរិសុទ្ធបានផ្លាស់ប្តូរចំនួននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៃចរន្តអគ្គិសនី - អេឡិចត្រុងនិងរន្ធ - ផ្លាស់ប្តូរ។
សមត្ថភាពក្នុងការគ្រប់គ្រងចរន្តក្រោមការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៃ semiconductors ។

មាន៖

1)ម្ចាស់ជំនួយភាពមិនបរិសុទ្ធ (ការលះបង់)

ពួកគេជាអ្នកផ្គត់ផ្គង់បន្ថែមនៃអេឡិចត្រុងទៅគ្រីស្តាល់ semiconductor ងាយស្រួលបរិច្ចាគអេឡិចត្រុង និងបង្កើនចំនួនអេឡិចត្រុងដោយឥតគិតថ្លៃនៅក្នុង semiconductor ។
ទាំងនេះគឺជាអ្នកដឹកនាំ "n" - ប្រភេទ, i.e. ឧបករណ៍ផ្ទុកសារធាតុ semiconductors ជាមួយនឹងភាពមិនបរិសុទ្ធរបស់ម្ចាស់ជំនួយ ដែលឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកសំខាន់គឺអេឡិចត្រុង ហើយភាគតិចគឺជារន្ធ។
semiconductor បែបនេះមានចរន្តអេឡិចត្រូនិចមិនបរិសុទ្ធ។

ឧទាហរណ៍អាសេនិច។

2. អ្នកទទួលភាពមិនបរិសុទ្ធ (ម៉ាស៊ីន)

ពួកគេបង្កើត "រន្ធ" ដោយយកអេឡិចត្រុងចូលទៅក្នុងខ្លួនពួកគេ។
ទាំងនេះគឺជា semiconductors "p" - ប្រភេទ,ទាំងនោះ។ ឧបករណ៍ផ្ទុកសារធាតុ semiconductors ដែលមាន impurities ដែលមិនបរិសុទ្ធ ដែលឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកសំខាន់គឺជារន្ធ ហើយភាគតិចគឺអេឡិចត្រុង។
semiconductor បែបនេះមាន hole impurity conductivity ។

ឧទាហរណ៍ ឥណ្ឌា។

លក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃប្រសព្វ "p-n"

ការផ្លាស់ប្តូរ "p-n"(ឬការផ្លាស់ប្តូររន្ធអេឡិចត្រុង) - តំបន់ទំនាក់ទំនងនៃ semiconductors ពីរដែល conductivity ផ្លាស់ប្តូរពីអេឡិចត្រូនិកទៅរន្ធ (ឬផ្ទុយមកវិញ) ។

នៅក្នុងគ្រីស្តាល់ semiconductor តំបន់បែបនេះអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការណែនាំភាពមិនបរិសុទ្ធ។ នៅក្នុងតំបន់ទំនាក់ទំនងនៃ semiconductors ពីរដែលមាន conductivities ផ្សេងគ្នា ការសាយភាយទៅវិញទៅមកនឹងប្រព្រឹត្តទៅ។ អេឡិចត្រុង និងរន្ធ និងស្រទាប់អគ្គិសនីដែលរារាំងត្រូវបានបង្កើតឡើង។ វាលអគ្គីសនីនៃស្រទាប់ទប់ស្កាត់រារាំងការផ្លាស់ប្តូរបន្ថែមទៀតនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធតាមរយៈព្រំដែន។ ស្រទាប់របាំងមានភាពធន់ទ្រាំកើនឡើងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងតំបន់ផ្សេងទៀតនៃ semiconductor ។

វាលអគ្គីសនីខាងក្រៅប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់នៃស្រទាប់របាំង។
ជាមួយនឹងទិសដៅផ្ទាល់ (ការបញ្ជូន) នៃវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅ ចរន្តអគ្គិសនីឆ្លងកាត់ព្រំដែននៃ semiconductors ពីរ។
ដោយសារតែ អេឡិចត្រុងនិងរន្ធផ្លាស់ទីឆ្ពោះទៅរកគ្នាទៅវិញទៅមកទៅចំណុចប្រទាក់បន្ទាប់មកអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់ចំណុចប្រទាក់បំពេញរន្ធ។ កម្រាស់នៃស្រទាប់របាំងនិងភាពធន់របស់វាកំពុងថយចុះជាបន្តបន្ទាប់។

ការផ្លាស់ប្តូររបៀបចូលប្រើ p-n៖

ជាមួយនឹងការទប់ស្កាត់ (បញ្ច្រាស) នៃវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅ ចរន្តអគ្គិសនីនឹងមិនឆ្លងកាត់តំបន់ទំនាក់ទំនងនៃ semiconductors ទាំងពីរនោះទេ។
ដោយសារតែ អេឡិចត្រុងនិងរន្ធផ្លាស់ទីពីព្រំដែនក្នុងទិសដៅផ្ទុយគ្នាបន្ទាប់មកស្រទាប់ទប់ស្កាត់កាន់តែក្រាស់ភាពធន់ទ្រាំរបស់វាកើនឡើង។

របៀបរារាំងការផ្លាស់ប្តូរ p-n ។

>> រូបវិទ្យា៖ ចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុង semiconductors

តើអ្វីជាភាពខុសគ្នាសំខាន់រវាង semiconductors និង conductors? តើលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធអ្វីខ្លះរបស់ semiconductors ដែលបានផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវរាល់ឧបករណ៍វិទ្យុ ទូរទស្សន៍ និងកុំព្យូទ័រ?
ភាពខុសគ្នារវាង conductors និង semiconductors គឺជាភស្តុតាងជាពិសេសនៅពេលវិភាគការពឹងផ្អែកនៃចរន្តអគ្គិសនីរបស់ពួកគេលើសីតុណ្ហភាព។ ការសិក្សាបង្ហាញថាសម្រាប់ធាតុមួយចំនួន (ស៊ីលីកុន ហ្គឺម៉ាញ៉ូម សេលេញ៉ូម។ រូប ១៦.៣) ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញ ថយចុះយ៉ាងខ្លាំង ( រូប ១៦.៤) សារធាតុបែបនេះត្រូវបានគេហៅថា ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក.

ពីក្រាហ្វដែលបង្ហាញក្នុងរូប វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថានៅសីតុណ្ហភាពជិតដល់សូន្យដាច់ខាត ភាពធន់នៃសារធាតុ semiconductors គឺខ្ពស់ណាស់។ នេះមានន័យថានៅសីតុណ្ហភាពទាប សារធាតុ semiconductor មានឥរិយាបទដូចជាអ៊ីសូឡង់។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ភាពធន់របស់វាថយចុះយ៉ាងឆាប់រហ័ស។
រចនាសម្ព័ន្ធនៃ semiconductors. ដើម្បីបើកឧបករណ៍ទទួលត្រង់ស៊ីស្ទ័រ អ្នកមិនចាំបាច់ដឹងអ្វីនោះទេ។ ប៉ុន្តែដើម្បីបង្កើតវា មនុស្សម្នាក់ត្រូវតែដឹងច្រើន និងមានទេពកោសល្យមិនធម្មតា។ ដើម្បីយល់ជាទូទៅពីរបៀបដែល transistor ដំណើរការគឺមិនពិបាកទេ។ ដំបូងអ្នកត្រូវស្គាល់យន្តការនៃចរន្តនៅក្នុង semiconductors ។ ហើយសម្រាប់រឿងនេះអ្នកត្រូវស្វែងយល់ ធម្មជាតិនៃទំនាក់ទំនងកាន់អាតូមនៃគ្រីស្តាល់ semiconductor នៅជាប់គ្នា។
ជាឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុន។
ស៊ីលីកុនគឺជាធាតុ tetravalent ។ នេះមានន័យថានៅក្នុងសំបកខាងក្រៅនៃអាតូមរបស់វាមានអេឡិចត្រុងចំនួនបួនដែលទាក់ទងគ្នាខ្សោយទៅនឹងស្នូល។ ចំនួនអ្នកជិតខាងដែលនៅជិតបំផុតនៃអាតូមស៊ីលីកុននីមួយៗក៏មានចំនួនបួនផងដែរ។ ដ្យាក្រាមនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព 16.5 ។

អន្តរកម្មនៃអាតូមជិតខាងមួយគូត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើចំណងគូអេឡិចត្រុងដែលហៅថា សម្ព័ន្ធកូវ៉ាឡង់. នៅក្នុងការបង្កើតចំណងនេះ អេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់មួយចូលរួមពីអាតូមនីមួយៗ ដែលត្រូវបានបំបែកចេញពីអាតូមដែលពួកគេជាកម្មសិទ្ធិ (ប្រមូលដោយគ្រីស្តាល់) ហើយក្នុងអំឡុងពេលចលនារបស់ពួកគេ ចំណាយពេលភាគច្រើនរបស់ពួកគេនៅក្នុងចន្លោះរវាងអាតូមជិតខាង។ បន្ទុកអវិជ្ជមានរបស់ពួកគេរក្សាអ៊ីយ៉ុងស៊ីលីកុនវិជ្ជមាននៅជិតគ្នាទៅវិញទៅមក។
គេមិនគួរគិតថា អេឡិចត្រុងដែលប្រមូលបានជារបស់អាតូមតែពីរទេ។ អាតូមនីមួយៗបង្កើតជាចំណងបួនជាមួយប្រទេសជិតខាងរបស់វា ហើយអេឡិចត្រុងណាមួយអាចផ្លាស់ទីតាមមួយក្នុងចំណោមពួកវា។ ដោយបានទៅដល់អាតូមជិតខាង វាអាចបន្តទៅបន្ទាប់ ហើយបន្ទាប់មកបន្តទៅតាមគ្រីស្តាល់ទាំងមូល។ អេឡិចត្រុង Valence ជាកម្មសិទ្ធិរបស់គ្រីស្តាល់ទាំងមូល។
ចំណងគូអេឡិចត្រុងនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនមានភាពរឹងមាំគ្រប់គ្រាន់ហើយមិនបំបែកនៅសីតុណ្ហភាពទាប។ ដូច្នេះស៊ីលីកុនមិនធ្វើចរន្តអគ្គិសនីនៅសីតុណ្ហភាពទាបទេ។ អេឡិចត្រុង valence ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការភ្ជាប់អាតូមគឺដូចដែលវាគឺជា "ដំណោះស្រាយស៊ីម៉ង់ត៍" ដែលផ្ទុកបន្ទះគ្រីស្តាល់ហើយវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅមិនមានឥទ្ធិពលគួរឱ្យកត់សម្គាល់លើចលនារបស់ពួកគេទេ។ គ្រីស្តាល់ germanium មានរចនាសម្ព័ន្ធស្រដៀងគ្នា។
ចរន្តអេឡិចត្រូនិច។នៅពេលដែលស៊ីលីកុនត្រូវបានកំដៅ ថាមពល kinetic នៃភាគល្អិតនឹងកើនឡើង ហើយចំណងនីមួយៗនឹងបំបែក។ អេឡិចត្រុងខ្លះចាកចេញពី "ផ្លូវដែលគេវាយដំ" ហើយក្លាយជាសេរី ដូចជាអេឡិចត្រុងនៅក្នុងលោហៈ។ នៅក្នុងវាលអគ្គិសនី ពួកវាផ្លាស់ទីរវាងបន្ទះឈើ បង្កើតចរន្តអគ្គិសនី ( រូប ១៦.៦).

ចរន្តនៃសារធាតុ semiconductors ដោយសារតែវត្តមានរបស់អេឡិចត្រុងសេរីនៅក្នុងពួកវាត្រូវបានគេហៅថា ចរន្តអេឡិចត្រូនិច. នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពកើនឡើង ចំនួននៃចំណងដែលខូច ហើយហេតុដូច្នេះហើយ ចំនួនអេឡិចត្រុងសេរីកើនឡើង។ នៅពេលដែលកំដៅពី 300 ទៅ 700 K ចំនួននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនឥតគិតថ្លៃកើនឡើងពី 10 17 ទៅ 10 24 1/m 3 ។ នេះនាំឱ្យមានការថយចុះនៃភាពធន់។
ដំណើរការរន្ធ។នៅពេលដែលចំណងមួយត្រូវបានបំបែករវាងអាតូម semiconductor ចន្លោះទំនេរមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងជាមួយនឹងអេឡិចត្រុងដែលបាត់។ គាត់ត្រូវបានគេហៅថា រន្ធ. រន្ធមានបន្ទុកវិជ្ជមានលើសបើប្រៀបធៀបទៅនឹងចំណងដែលនៅសល់ដែលមិនទាន់ខូច (សូមមើលរូប 16.6)។
ទីតាំងនៃរន្ធនៅក្នុងគ្រីស្តាល់មិនត្រូវបានជួសជុលទេ។ ដំណើរការខាងក្រោមកំពុងបន្ត។ អេឡិចត្រុងមួយក្នុងចំណោមអេឡិចត្រុងដែលផ្តល់ការតភ្ជាប់រវាងអាតូមលោតទៅកន្លែងនៃរន្ធដែលបានបង្កើតឡើង និងស្ដារចំណងអេឡិចត្រុងគូនៅទីនេះ ហើយកន្លែងដែលអេឡិចត្រុងលោតចេញពីរន្ធថ្មីមួយត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ដូច្នេះរន្ធអាចផ្លាស់ទីពេញគ្រីស្តាល់។
ប្រសិនបើកម្លាំងវាលអគ្គិសនីនៅក្នុងគំរូគឺសូន្យ នោះចលនានៃរន្ធដែលស្មើនឹងចលនានៃបន្ទុកវិជ្ជមានកើតឡើងដោយចៃដន្យ ហើយដូច្នេះវាមិនបង្កើតចរន្តអគ្គិសនីទេ។ នៅក្នុងវត្តមាននៃវាលអគ្គិសនីមួយ ចលនាតាមលំដាប់នៃរន្ធកើតឡើង ហើយដូច្នេះចរន្តអគ្គិសនីដែលទាក់ទងនឹងចលនានៃរន្ធត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងចរន្តអគ្គីសនីនៃអេឡិចត្រុងសេរី។ ទិសដៅនៃចលនារបស់រន្ធគឺផ្ទុយទៅនឹងទិសដៅនៃចលនារបស់អេឡិចត្រុង ( រូបភាព ១៦.៧).

អវត្ដមាននៃវាលខាងក្រៅ មានរន្ធមួយ (+) សម្រាប់អេឡិចត្រុងសេរីមួយ (-) ។ នៅពេលដែលវាលត្រូវបានអនុវត្ត អេឡិចត្រុងសេរីត្រូវបានផ្លាស់ទីលំនៅប្រឆាំងនឹងកម្លាំងវាល។ អេឡិចត្រុងមួយក្នុងចំនោមអេឡិចត្រុងដែលបានចងក៏ផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅនេះដែរ។ វាហាក់ដូចជារន្ធកំពុងផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅនៃវាល។
ដូច្នេះនៅក្នុង semiconductors មានឧបករណ៍ផ្ទុកបន្ទុកពីរប្រភេទគឺ អេឡិចត្រុង និងរន្ធ។ ដូច្នេះ semiconductors មិនត្រឹមតែមានអេឡិចត្រូនិកប៉ុណ្ណោះទេ ចរន្តនៃរន្ធ.
យើងបានពិចារណាពីយន្តការនៃដំណើរការនៅក្នុង semiconductors សុទ្ធ។ ចរន្តអគ្គិសនីនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថា ចរន្តផ្ទាល់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក។
ចរន្តនៃសារធាតុ semiconductors សុទ្ធ (ចរន្តខាងក្នុង) ត្រូវបានអនុវត្តដោយចលនានៃអេឡិចត្រុងសេរី (ចរន្តអេឡិចត្រុង) និងចលនានៃអេឡិចត្រុងដែលចងភ្ជាប់ទៅកន្លែងទំនេរនៃចំណងគូអេឡិចត្រុង (ដំណើរការរន្ធ)។

???
1. អ្វីទៅដែលហៅថាចំណង?
2. តើអ្វីជាភាពខុសគ្នារវាងការពឹងផ្អែកនៃធន់ទ្រាំនៃ semiconductors និងលោហៈនៅលើសីតុណ្ហភាព?
3. តើក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបន្ទុកចល័តអ្វីខ្លះដែលមាននៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកសុទ្ធ?
4. តើមានអ្វីកើតឡើងនៅពេលដែលអេឡិចត្រុងជួបរន្ធមួយ?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, រូបវិទ្យាថ្នាក់ទី១០

ខ្លឹមសារមេរៀន សង្ខេបមេរៀនគាំទ្រការបង្ហាញមេរៀនស៊ុម វិធីសាស្រ្តបង្កើនល្បឿន បច្ចេកវិទ្យាអន្តរកម្ម អនុវត្ត ភារកិច្ច និងលំហាត់សិក្ខាសាលា វគ្គបណ្តុះបណ្តាល សំណុំរឿង សំណួរ ពិភាក្សាកិច្ចការផ្ទះ សំណួរ វោហាសាស្ត្រ ពីសិស្ស រូបភាព អូឌីយ៉ូ ឈុតវីដេអូ និងពហុព័ត៌មានរូបថត ក្រាហ្វិករូបភាព តារាង គ្រោងការលេងសើច រឿងខ្លីៗ រឿងកំប្លែង រឿងប្រស្នារឿងកំប្លែង ការនិយាយ ល្បែងផ្គុំពាក្យឆ្លង សម្រង់ កម្មវិធីបន្ថែម អរូបីបន្ទះសៀគ្វីអត្ថបទសម្រាប់សន្លឹកបន្លំដែលចង់ដឹងចង់ឃើញ សៀវភៅសិក្សាមូលដ្ឋាន និងសទ្ទានុក្រមបន្ថែមនៃពាក្យផ្សេងទៀត។ ការកែលម្អសៀវភៅសិក្សា និងមេរៀនកែកំហុសក្នុងសៀវភៅសិក្សាការធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពបំណែកនៅក្នុងសៀវភៅសិក្សា ធាតុនៃការបង្កើតថ្មីក្នុងមេរៀន ជំនួសចំណេះដឹងដែលលែងប្រើជាមួយរបស់ថ្មី សម្រាប់តែគ្រូបង្រៀនប៉ុណ្ណោះ។ មេរៀនល្អឥតខ្ចោះផែនការប្រតិទិនសម្រាប់ឆ្នាំ អនុសាសន៍វិធីសាស្រ្តនៃកម្មវិធីពិភាក្សា មេរៀនរួមបញ្ចូលគ្នា

ប្រសិនបើអ្នកមានការកែតម្រូវ ឬសំណូមពរសម្រាប់មេរៀននេះ

ការដឹកជញ្ជូនក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្នុង semiconductors

សេចក្តីផ្តើម

ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductors គឺជាអេឡិចត្រុង និងរន្ធ។ ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្នផ្លាស់ទីក្នុងវាលតាមកាលកំណត់នៃអាតូមគ្រីស្តាល់ ដូចជាប្រសិនបើវាជាភាគល្អិតទំនេរ។ ឥទ្ធិពលនៃសក្ដានុពលតាមកាលកំណត់ប៉ះពាល់តែម៉ាស់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនប៉ុណ្ណោះ។ នោះគឺនៅក្រោមសកម្មភាពនៃសក្ដានុពលតាមកាលកំណត់ ម៉ាស់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនផ្លាស់ប្តូរ។ ក្នុងន័យនេះ រូបវិទ្យារដ្ឋរឹងណែនាំពីគោលគំនិតនៃម៉ាស់ដ៏មានប្រសិទ្ធភាពនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធមួយ។ ថាមពលជាមធ្យមនៃចលនាកម្ដៅនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធគឺស្មើនឹង kT/2 សម្រាប់កម្រិតនៃសេរីភាពនីមួយៗ។ ល្បឿនកំដៅនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់គឺប្រហែល 10 7 cm/s ។

ប្រសិនបើវាលអគ្គិសនីត្រូវបានអនុវត្តទៅ semiconductor នោះវាលនេះនឹងបណ្តាលឱ្យរសាត់នៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបច្ចុប្បន្ន។ ក្នុងករណីនេះ ល្បឿនក្រុមហ៊ុនអាកាសចរណ៍ដំបូងនឹងកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៅក្នុងវាល ឈានដល់តម្លៃមធ្យមនៃល្បឿន ហើយបន្ទាប់មកឈប់ផ្លាស់ប្តូរ ចាប់តាំងពីក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនត្រូវបានខ្ចាត់ខ្ចាយ។ ការខ្ចាត់ខ្ចាយគឺបណ្តាលមកពីពិការភាព ភាពមិនបរិសុទ្ធ និងការបំភាយ ឬការស្រូបយកសារធាតុ phonons ។ មូលហេតុចម្បងនៃការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនគឺការចោទប្រកាន់ពីភាពមិនបរិសុទ្ធ និងការរំញ័រកម្ដៅនៃអាតូមបន្ទះឈើ (ការស្រូបយក/ការបំភាយសារធាតុហ្វូណុន)។ អន្តរកម្មជាមួយពួកគេនាំឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងល្បឿននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននិងទិសដៅនៃចលនារបស់ពួកគេ។ ការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃល្បឿននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនគឺចៃដន្យ។ យន្តការបន្ថែមសម្រាប់ការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្នគឺការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅលើផ្ទៃនៃសារធាតុ semiconductor ។

នៅក្នុងវត្តមាននៃវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅ លក្ខណៈចៃដន្យនៃចលនានៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្នុង semiconductor ត្រូវបានដាក់ជំនួសដោយចលនាដឹកនាំនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលនៅក្នុងចន្លោះពេលរវាងការប៉ះទង្គិចគ្នា។ ហើយទោះបីជាការពិតដែលថាល្បឿននៃចលនាចៃដន្យនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនច្រើនដងអាចលើសពីល្បឿននៃចលនាដែលដឹកនាំរបស់អ្នកដឹកជញ្ជូននៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គីសនីក៏ដោយ សមាសធាតុចៃដន្យនៃចលនារបស់អ្នកដឹកជញ្ជូនអាចត្រូវបានគេមិនយកចិត្តទុកដាក់ ចាប់តាំងពីចលនាចៃដន្យលទ្ធផល។ លំហូរនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនគឺសូន្យ។ ការបង្កើនល្បឿននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនក្រោមសកម្មភាពនៃវាលខាងក្រៅគោរពតាមច្បាប់នៃថាមវន្តរបស់ញូតុន។ ការខ្ចាត់ខ្ចាយនាំទៅរកការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងក្នុងទិសដៅនៃចលនា និងទំហំនៃល្បឿន ប៉ុន្តែបន្ទាប់ពីការខ្ចាត់ខ្ចាយ ចលនាបង្កើនល្បឿននៃភាគល្អិតក្រោមសកម្មភាពនៃវាលបន្ត។

ឥទ្ធិពលសុទ្ធនៃការប៉ះទង្គិចគឺថា ភាគល្អិតមិនបង្កើនល្បឿនទេ ប៉ុន្តែភាគល្អិតយ៉ាងលឿនឈានដល់ល្បឿនថេរនៃចលនា។ នេះគឺស្មើនឹងការណែនាំសមាសធាតុបន្ថយល្បឿនទៅក្នុងសមីការនៃចលនានៃភាគល្អិតដែលកំណត់ដោយពេលវេលាថេរ។ t. ក្នុងអំឡុងពេលនេះ ភាគល្អិតបាត់បង់សន្ទុះ mvកំណត់ដោយល្បឿនមធ្យម v. សម្រាប់ភាគល្អិតដែលមានការបង្កើនល្បឿនថេររវាងការប៉ះទង្គិចគ្នា ពេលនេះថេរស្មើនឹងពេលវេលារវាងការប៉ះទង្គិចគ្នាពីរ។ ចូរយើងពិចារណាឱ្យបានលម្អិតបន្ថែមទៀតអំពីយន្តការនៃការដឹកជញ្ជូនក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductors ។

រសាត់នាពេលបច្ចុប្បន្ន(Drift Current)

ចលនារសាត់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្នុង semiconductor ក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គីសនីអាចត្រូវបានបង្ហាញដោយរូបភាព XXX ។ វាលប្រាប់អ្នកដឹកជញ្ជូនពីល្បឿន v.

រូបភព. ចលនានៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាល .

ប្រសិនបើយើងសន្មត់ថាក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនទាំងអស់នៅក្នុង semiconductor ផ្លាស់ទីក្នុងល្បឿនដូចគ្នា។ vបន្ទាប់មកចរន្តអាចត្រូវបានបញ្ជាក់ជាសមាមាត្រនៃបន្ទុកសរុបដែលបានផ្ទេររវាងអេឡិចត្រូតទៅពេលវេលា t rបញ្ជូនបន្ទុកនេះពីអេឡិចត្រូតមួយទៅអេឡិចត្រូតមួយទៀត ឬ៖

កន្លែងណា អិល – ចម្ងាយរវាងអេឡិចត្រូត។

ដង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្នអាចត្រូវបានបញ្ជាក់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការប្រមូលផ្តុំនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបច្ចុប្បន្ន ននៅក្នុង semiconductor:

កន្លែងណា ប៉ុន្តែ គឺជាតំបន់កាត់នៃ semiconductor ។

ភាពចល័ត

ធម្មជាតិនៃចលនានៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនចរន្តនៅក្នុង semiconductor ក្នុងអវត្ដមាននៃវាល និងនៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនីខាងក្រៅត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព XXX ។ ដូចដែលបានកត់សម្គាល់រួចមកហើយ ល្បឿនកំដៅនៃអេឡិចត្រុងគឺស្ថិតនៅលើលំដាប់ 10 7 cm/s ហើយវាខ្ពស់ជាងល្បឿនរសាត់នៃអេឡិចត្រុង។

រូបភព. ធម្មជាតិចៃដន្យនៃចលនានៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductor ក្នុងអវត្តមាន និងវត្តមាននៃវាលខាងក្រៅ។

ពិចារណាពីចលនានៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនី។ យោងតាមច្បាប់របស់ញូតុន៖

ដែលកម្លាំងរួមបញ្ចូលធាតុផ្សំពីរ - កម្លាំងអេឡិចត្រូស្ទិច និងដកកម្លាំងដែលបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សន្ទុះកំឡុងពេលបែកខ្ចាត់ខ្ចាយ បែងចែកដោយពេលវេលារវាងការប៉ះទង្គិចគ្នា៖

ដោយស្មើកន្សោមទាំងនេះ និងការប្រើប្រាស់កន្សោមសម្រាប់ល្បឿនមធ្យម យើងទទួលបាន៖

ចូរយើងពិចារណាតែករណីស្ថានីប៉ុណ្ណោះ នៅពេលដែលភាគល្អិតបានបង្កើនល្បឿនរួចហើយ និងឈានដល់ល្បឿនថេរជាមធ្យមរបស់វា។ នៅក្នុងការប៉ាន់ស្មាននេះ ល្បឿនគឺសមាមាត្រទៅនឹងកម្លាំងវាលអគ្គិសនី។ មេគុណនៃសមាមាត្ររវាងតម្លៃចុងក្រោយត្រូវបានកំណត់ថាជាការចល័ត:

ភាពចល័តគឺសមាមាត្រច្រាសទៅនឹងម៉ាស់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន និងសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងផ្លូវទំនេរមធ្យម។

ដង់ស៊ីតេចរន្តរសាត់អាចត្រូវបានសរសេរជាមុខងារនៃការចល័ត៖

ដូចដែលបានកត់សម្គាល់រួចមកហើយនៅក្នុង semiconductors ម៉ាស់នៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនគឺមិនស្មើនឹងម៉ាស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ។ មហើយរូបមន្តសម្រាប់ការចល័តគួរតែប្រើម៉ាសដែលមានប្រសិទ្ធភាព ម * :

ការសាយភាយនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបច្ចុប្បន្ននៅក្នុង semiconductors ។

ការសាយភាយចរន្ត

ប្រសិនបើមិនមានវាលអគ្គីសនីខាងក្រៅនៅក្នុង semiconductor ទេនោះមានចលនាចៃដន្យនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបច្ចុប្បន្ន - អេឡិចត្រុងនិងរន្ធនៅក្រោមសកម្មភាពនៃថាមពលកម្ដៅ។ ចលនាចៃដន្យនេះមិននាំទៅរកចលនាទិសដៅនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន និងការបង្កើតចរន្តទេ។ ជានិច្ចកាលជំនួសឱ្យក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនដែលបានចាកចេញពីកន្លែងណាមួយ ម្នាក់ទៀតនឹងមកជំនួសគាត់។ ដូច្នេះដង់ស៊ីតេក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនឯកសណ្ឋានត្រូវបានរក្សានៅទូទាំងបរិមាណនៃ semiconductor ។

ប៉ុន្តែស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរប្រសិនបើអ្នកដឹកជញ្ជូនត្រូវបានចែកចាយមិនស្មើគ្នាលើបរិមាណពោលគឺឧ។ មានជម្រាលផ្តោតអារម្មណ៍។ ក្នុងករណីនេះ នៅក្រោមឥទិ្ធពលនៃជម្រាលនៃការផ្តោតអារម្មណ៍ ចលនាដឹកនាំនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនកើតឡើង - ការសាយភាយចេញពីតំបន់ដែលកំហាប់ខ្ពស់ទៅតំបន់ដែលមានកំហាប់ទាប។ ចលនាទិសដៅនៃក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបន្ទុកក្រោមសកម្មភាពនៃការសាយភាយបង្កើតចរន្តសាយភាយ។ ចូរយើងពិចារណាអំពីឥទ្ធិពលនេះឱ្យកាន់តែលម្អិត។

យើងទទួលបានទំនាក់ទំនងសម្រាប់ចរន្តសាយភាយ។ យើងនឹងបន្តពីការពិតដែលថាចលនាទិសដៅនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនក្រោមសកម្មភាពនៃជម្រាលនៃការប្រមូលផ្តុំកើតឡើងជាលទ្ធផលនៃចលនាកម្ដៅ (នៅសីតុណ្ហភាព
យោងតាមលោក Kelvin សម្រាប់កម្រិតនីមួយៗនៃសេរីភាពនៃភាគល្អិតមានថាមពល
), i.e. ការសាយភាយគឺអវត្តមាននៅសីតុណ្ហភាពសូន្យ (ការសាយភាយរបស់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនក៏អាចធ្វើទៅបាននៅ 0K) ។

ទោះបីជាការពិតដែលថាធម្មជាតិចៃដន្យនៃចលនានៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនក្រោមសកម្មភាពនៃកំដៅតម្រូវឱ្យមានវិធីសាស្រ្តស្ថិតិការចេញនៃរូបមន្តសម្រាប់ចរន្តសាយភាយនឹងផ្អែកលើការប្រើប្រាស់តម្លៃមធ្យមដែលបង្ហាញពីលក្ខណៈនៃដំណើរការ។ លទ្ធផលគឺដូចគ្នា។

ចូរយើងណែនាំតម្លៃមធ្យម - ល្បឿនកំដៅមធ្យម v ទីពេលវេលាមធ្យមរវាងការប៉ះទង្គិចគ្នា  និងផ្លូវទំនេរមធ្យម លីត្រ. ល្បឿនកំដៅជាមធ្យមអាចត្រូវបានដឹកនាំទាំងក្នុងទិសដៅវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន។ បរិមាណទាំងនេះត្រូវបានទាក់ទងគ្នាទៅវិញទៅមកដោយទំនាក់ទំនង

ពិចារណាស្ថានភាពជាមួយនឹងការចែកចាយអេឡិចត្រុងដែលមិនស្មើគ្នា ន(x) (សូមមើលរូបភាព XXX) ។

រូបភព។ មួយ។ ទម្រង់ដង់ស៊ីតេក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនប្រើដើម្បីទាញយកកន្សោមសាយភាយបច្ចុប្បន្ន

ពិចារណាលំហូរនៃអេឡិចត្រុងតាមរយៈយន្តហោះដែលមានកូអរដោណេ x = 0. ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនមកយន្តហោះនេះ ពីផ្នែកខាងឆ្វេងនៃកូអរដោណេ x = - លីត្រ, និងទៅខាងស្តាំពីផ្នែកម្ខាងនៃកូអរដោណេ x = លីត្រ. លំហូរនៃអេឡិចត្រុងពីឆ្វេងទៅស្តាំគឺ

ដែលមេគុណ½មានន័យថាពាក់កណ្តាលនៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងយន្តហោះជាមួយកូអរដោណេ x = - លីត្រផ្លាស់ទីទៅខាងឆ្វេង ហើយពាក់កណ្តាលទៀតផ្លាស់ទីទៅខាងស្តាំ។ ដូចគ្នានេះដែរលំហូរនៃអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់ x = 0 មកពីខាងស្ដាំ x = + លីត្រនឹងស្មើនឹង៖

លំហូរសរុបនៃអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់យន្តហោះ x = 0 ពីឆ្វេងទៅស្តាំនឹងមានៈ

ដោយសន្មតថាផ្លូវទំនេរមធ្យមនៃអេឡិចត្រុងគឺតូចល្មម យើងអាចសរសេរភាពខុសគ្នានៃការប្រមូលផ្តុំអេឡិចត្រុងទៅខាងស្តាំ និងខាងឆ្វេងនៃកូអរដោណេ។ x = 0 តាមរយៈសមាមាត្រនៃភាពខុសគ្នានៃការផ្តោតអារម្មណ៍ទៅនឹងចម្ងាយរវាងយន្តហោះ, i.e. តាមរយៈដេរីវេ៖

ដង់ស៊ីតេនៃចរន្តអេឡិចត្រុងនឹងស្មើនឹង៖

ជាធម្មតា ផលិតផលនៃល្បឿនកម្ដៅ និងផ្លូវទំនេរមធ្យមត្រូវបានជំនួសដោយកត្តាតែមួយ ហៅថាមេគុណនៃការសាយភាយអេឡិចត្រុង។ ឃ ន .

ទំនាក់ទំនងស្រដៀងគ្នានេះក៏អាចត្រូវបានសរសេរសម្រាប់ចរន្តសាយភាយរន្ធ៖

វាគួរតែត្រូវបានចងចាំតែថាការចោទប្រកាន់នៃរន្ធគឺវិជ្ជមាន។

មានទំនាក់ទំនងរវាងមេគុណនៃការសាយភាយ និងការចល័ត។ ទោះបីជានៅក្រឡេកមើលដំបូង វាអាចហាក់ដូចជាមេគុណទាំងនេះមិនគួរទាក់ទងគ្នាក៏ដោយ ព្រោះការសាយភាយនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនគឺដោយសារតែចលនាកម្ដៅ ហើយការរសាត់នៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនគឺដោយសារតែវាលអគ្គិសនីខាងក្រៅ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់មួយ ពេលវេលារវាងការប៉ះទង្គិចគ្នា មិនគួរអាស្រ័យលើមូលហេតុដែលបណ្តាលឱ្យក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនផ្លាស់ទីនោះទេ។

យើងប្រើនិយមន័យនៃល្បឿនកម្ដៅជា

និងការសន្និដ្ឋាននៃទែរម៉ូឌីណាមិចដែលសម្រាប់កម្រិតនៃសេរីភាពនៃចលនាអេឡិចត្រុងនីមួយៗមានថាមពលកម្ដៅ kT/2 ស្មើនឹង kinetic៖

ពីទំនាក់ទំនងទាំងនេះ មនុស្សម្នាក់អាចទទួលបានផលិតផលនៃល្បឿនកម្ដៅ និងផ្លូវទំនេរមធ្យម ដែលបង្ហាញក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការចល័តក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន៖

ប៉ុន្តែយើងបានកំណត់រួចជាស្រេចនូវផលិតផលនៃល្បឿនកម្ដៅ និងផ្លូវទំនេរមធ្យមជាមេគុណនៃការសាយភាយ។ បន្ទាប់មកទំនាក់ទំនងចុងក្រោយសម្រាប់អេឡិចត្រុង និងរន្ធអាចត្រូវបានសរសេរក្នុងទម្រង់ខាងក្រោម៖